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第1章半导体存器件1.1在如图1.4所示的各个电路中，已知直流电压V，电阻kΩ，二极管的正向压降为0.7V，求Uo。图1.4习题1.1的图分析Uo的值与二极管的工作状态有关，所以必须先判断二极管是导通还是截止。若二极管两端电压为正向偏置则导通，可将其等效为一个0.7Ｖ的恒压源；若二极管两端电压为反向偏置则截止，则可将其视为开路。解对图1.4（a）所示电路，由于V，二极管VD承受正向电压，处于导通状态，故：（V）对图1.4（b）所示电路，由于V，二极管VD承受反向电压截止，故：（V）对图1.4（c）所示电路，由于V，二极管VD承受正向电压导通，故：（V）1.2在如图1.5所示的各个电路中，已知输入电压V，二极管的正向压降可忽略不计，试分别画出各电路的输入电压ui和输出电压uo的波形。分析在ui和5V电源作用下，分析出在哪个时间段内二极管正向导通，哪个时间段内二极管反向截止。在忽略正向压降的情况下，正向导通时可视为短路，截止时可视为开路，由此可画出各电路的输入、输出电压的波形。图1.5习题1.2的图解对图1.5（a）所示电路，输出电压uo为：ui≥5V时二极管VD承受正向电压导通，UD=0，uo=5V；ui5V时二极管VD承受反向电压截止，电阻R中无电流，uR=0，uo=ui。输入电压ui和输出电压uo的波形如图1.6（a）所示。图1.6习题1.2解答用图对图1.5（b）所示电路，输出电压uo为：ui≥5V时二极管VD承受正向电压导通，UD=0，uo=ui；ui5V时二极管VD承受反向电压截止，电阻R中无电流，uR=0，uo=5V。输入电压ui和输出电压uo的波形如图1.6（b）所示。对图1.5（c）所示电路，输出电压uo为：ui≥5V时二极管VD承受反向电压截止，电阻R中无电流，uR=0，uo=ui；ui5V时二极管VD承受正向电压导通，UD=0，uo=5V。输入电压ui和输出电压uo的波形如图1.6（c）所示。1.3在如图1.7所示的电路中，试求下列几种情况下输出端F的电位UF及各元件（R、VDA、VDB）中的电流，图中的二极管为理想元件。（1）V。（2），V。（3）V。图1.7习题1.3的图分析在一个电路中有多个二极管的情况下，一些二极管的电压可能会受到另一些二极管电压的影响，所以，在判断各个二极管的工作状态时，应全面考虑各种可能出现的因素。一般方法是先找出正向电压最高和（或）反向电压最低的二极管，正向电压最高者必然导通，反向电压最低者必然截止，然后再根据这些二极管的工作状态来确定其他二极管承受的是正向电压还是反向电压。解（1）因为V而UCC=6V，所以两个二极管VDA、VDB承受同样大的正向电压，都处于导通状态，均可视为短路，输出端F的电位UF为：（V）电阻中的电流为：（mA）两个二极管VDA、VDB中的电流为：（mA）（2）因为，V而UCC=6V，所以二极管VDB承受的正向电压最高，处于导通状态，可视为短路，输出端F的电位UF为：（V）电阻中的电流为：（mA）VDB导通后，VDA上加的是反向电压，VDA因而截止，所以两个二极管VDA、VDB中的电流为：（mA）（mA）（3）因为V而UCC=6V，所以两个二极管VDA、VDB承受同样大的正向电压，都处于导通状态，均可视为短路，输出端F的电位UF为：（V）电阻中的电流为：（mA）两个二极管VDA、VDB中的电流为：（mA）1.4在如图1.8所示的电路中，试求下列几种情况下输出端F的电位UF及各元件（R、VDA、VDB）中的电流，图中的二极管为理想元件。（1）V。（2）V，。（3）V。图1.8习题1.4的图分析本题与上题一样，先判断出两个二极管VDA、VDB的工作状态，从而确定出输出端F的电位，再根据输出端F的电位计算各元件中的电流。解（1）因为V，所以两个二极管VDA、VDB上的电压均为0，都处于截止状态，电阻R中无电流，故：（mA）输出端F的电位UF为：（V）（2）因为V，V，所以二极管VDA承受的正向电压最高，处于导通状态，可视为短路，输出端F的电位UF为：（V）电阻中的电流为：（mA）VDA导通后，VDB上加的是反向电压，VDB因而截止，所以两个二极管VDA、VDB中的电流为：（mA）（mA）（3）因为V，所以两个二极管VDA、VDB承受同样大的正向电压，都处于导通状态，均可视为短路，输出端F的电位UF为：（V）电阻中的电流为：（mA）两个二极管VDA、VDB中的电流为：（mA）1.5在如图1.9所示的电路中，已知V，V。试用波形图表示二极管上的电压uD。分析设二极管为理想元件，则二极管导通时uD=0，二极管截止时因电阻R中无电流，，因此，判断出二极管VD在ui和E作用下哪个时间段内导通，哪个时间段内截止，即可根据uD的关系式画出其波形。解设二极管为理想元件，则当≥0，即e≥V时二极管导通，uD=0；当，即V时二极管截止，V。由此可画出uD的波形，如图1.10所示。图1.9习题1.5的图图1.10习题1.5解答用图1.6在如图1.11所示的电路中，已知V，Ω，Ω。稳压管VDZ的稳定电压V，最大稳定电流mA。试求稳压管中通过的电流IZ，并判断IZ是否超过IZM？如果超过，怎么办？分析稳压管工作于反向击穿区时，电流虽然在很大范围内变化，但稳压管两端的电压变化很小，所以能起稳压的作用。但与稳压管配合的电阻要适当，否则，要么使稳压管的反向电流超过允许值而过热损坏，要么使稳压管因为没有工作在稳压区而不能稳压。图1.11习题1.6的图解设稳压管VDZ工作正常，则电阻R1和R2中的电流分别为：（mA）（mA）稳压管中通过的电流IZ为：（mA）可见。如果IZ超过IZM，则应增大R1，也可减小R2。但R2一般是负载电阻，不能随意改变，若R1不能变，则应限制R2的最大值，或另选稳压管。1.7有两个稳压管VDZ1和VDZ2，其稳定电压分别为5.5V和8.5V，正向压降都是0.5V，如果要得到0.5V、3V、6V、9V和14V几种稳定电压，这两个稳压管（还有限流电阻）应该如何连接，画出各个电路。分析稳压管工作在反向击穿区时，管子两端电压等于其稳定电压；稳压管工作在正向导通状态时，管子两端电压等于其正向压降。因此，可通过两个稳压管的不同组合来得到不同的稳定电压。解应按如图11.12（a）～（e）所示各个电路连接，可分别得到上述几种不同的稳定电压，图中的电阻均为限流电阻。图1.12习题1.6的图1.8在一放大电路中，测得某晶体管3个电极的对地电位分别为-6V、-3V、-3.2V，试判断该晶体管是NPN型还是PNP型？锗管还是硅管？并确定3个电极。分析晶体管的类型（NPN型还是PNP型，硅管还是锗管）和管脚可根据各极电位来判断。NPN型集电极电位最高，发射极电位最低，即，；PNP型集电极电位最低，发射极电位最高，即，。硅管基极电位与发射极电位大约相差0.6或0.7V；锗管基极电位与发射极电位大约相差0.2或0.3V。解设晶体管3个电极分别为1、2、3，即V、V、V。因为2、3两脚的电位差为0.2V，可判定这是一个锗管，且1脚为集电极。由于集电极电位最低，可判定这是一个PNP型管。又由于2脚电位最高，应为发射极，而3脚为基极。因为发射极与基极之间的电压V，基极与集电极之间的电压V，可见发射结正偏，集电结反偏，晶体管工作在放大状态。综上所述，可知这是一个PNP型的锗晶体管。1.9晶体管工作在放大区时，要求发射结上加正向电压，集电结上加反向电压。试就NPN型和PNP型两种情况讨论：（1）UC和UB的电位哪个高？UCB是正还是负？（2）UB和UE的电位哪个高？UBE是正还是负？（3）UC和UE的电位哪个高？UCE是正还是负？分析晶体管工作在放大区时，要求发射结上加正向电压，集电结上加反向电压。对NPN型晶体管，电源的接法应使3个电极的电位关系为。对PNP型晶体管，则应使。解（1）对NPN型晶体管，由可知：，，；，，。（2）对PNP型晶体管，由可知：，，；，，。1.10一个晶体管的基极电流μA，集电极电流mA，能否从这两个数据来确定它的电流放大系数？为什么？分析晶体管工作在不同状态时，基极电流和集电极电流的关系不同。工作在截止状态时，；工作在放大状态时；工作在饱和状态时。解不能由这两个数据来确定晶体管的电流放大系数。这是因为晶体管的电流放大系数是放大状态时的集电极电流与基极电流的比值，而题中只给出了基极电流和集电极电流的值，并没有指明这两个数据的测试条件，无法判别晶体管是工作在放大状态还是饱和状态，所以不能由这两个数据来确定晶体管的电流放大系数。1.11若晶体管的发射结和集电结都加正向电压，则集电极电流IC将比发射结加正向电压、集电结加反向电压时更大，这对晶体管的放大作用是否更为有利？为什么？分析晶体管的发射结和集电结都加正向电压时工作在饱和状态，IC不随IB的增大而成比例地增大，晶体管已失去了线性放大作用。解发射结和集电结都加正向电压时对晶体管的放大作用不是更为有利，而是反而不利。这是因为这时晶体管工作在饱和状态，集电极电流IC虽然比发射结加正向电压、集电结加反向电压（即放大状态）时更大，但是IC已不再随IB线性增大，IB对IC已失去控制作用，所以已没有放大能力。另一方面，晶体管工作在饱和状态时集电极与发射极之间的电压V，虽然IC更大，但晶体管的输出电压反而更小，所以也不能把电流放大作用转换为电压放大作用。1.12有两个晶体管，一个管子的、μA，另一个管子的、μA，其他参数都一样，哪个管子的性能更好一些？为什么？分析虽然在放大电路中晶体管的放大能力是一个非常重要的指标，但并非β越大就意味着管子性能越好。衡量一个晶体管的性能不能光看一、两个参数，而要综合考虑它的各个参数。在其他参数都一样的情况下，β太小，放大作用小；β太大，温度稳定性差。一般在放大电路中，以左右为好。ICBO受温度影响大，此值越小，温度稳定性越好。ICBO越大、越大的管子，则ICEO越大，稳定性越差。解第二个管子的性能更好一些。这是因为在放大电路中，固然要考虑晶体管的放大能力，更主要的是要考虑放大电路的稳定性。1.13有一晶体管的mW，mA，V，试问在下列几种情况下，哪种为正常工作状态？（1）V，mA。（2）V，mA。（3）V，mA。分析ICM、U（BR）CEO和PCM称为晶体管的极限参数，由它们共同确定晶体管的安全工作区。集电极电流超过ICM时晶体管的β值将明显下降；反向电压超过U（BR）CEO时晶体管可能会被击穿；集电极耗散功率超过PCM时晶体管会被烧坏。解第（1）种情况晶体管工作正常，这是因为，，。其余两种情况晶体管工作不正常1.14某场效应管漏极特性曲线如图1.13所示，试判断：（1）该管属哪种类型？画出其符号。（2）该管的夹断电压UGS(off)大约是多少？（3）该管的漏极饱和电流IDSS大约是多少？分析根据表1.2所示绝缘栅型场效应管的漏极特性曲线可知，N沟道场效应管当UGS由正值向负值变化时ID减小，P沟道场效应管当UGS由正值向负值变化时ID增大；耗尽型场效应管在时，增强型场效应管在时。解由图1.13可知，因为该管当UGS由正值向负值变化时ID减小，且时，所以该管属N沟道耗尽型场效应管，并且夹断电压V，漏极饱和电流mA，其符号如图1.14所示。图1.13习题1.14的图图1.14习题1.14解答用图1.15试由如图1.13所示的场效应管漏极特性曲线，画出V时的转移特性曲线，并求出管子的跨导gm。分析根据场效应管漏极特性曲线画转移特性曲线的方法是：首先根据UDS在漏极特性曲线上作垂线，然后确定出该条垂线与各条漏极特性曲线的交点所对应的ID值和UGS值，最后根据各个ID值和UGS值画出转移特性曲线。解根据V在漏极特性曲线上作垂线，如图1.15（a）所示。该条垂线与各条漏极特性曲线的交点所对应的ID值和UGS值如表1.4所示。根据表1.4画出的转移特性曲线如图1.15（b）所示。表1.4习题1.15解答用表UGS(V)-4-202ID(mA)481216（a）漏极特性曲线（b）转移特性曲线图1.15习题1.1